无人机低空摄影在水利工程测量的应用

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摘要：当前，无人机摄影测量技术在水利工程测量当中得到了广泛应用，随着近几年来无人机技术软硬件的不断发展和成熟，无人机凭借自身的巨大优势，能够实现非接触性测量，从空中对水利工程范围内地形地物进行摄影测量，为测量工程提供准确数据。无人机低空摄影测量技术通常应用于范围较大、环境荒芜的新建水利工程项目当中，通过应用此项技术，能够有效减少测量外业工作时间，提高外业作业效率，有效保障水利工程测量的外业人员安全，为水利工程测量向现代化发展起到了推动作用。文章主要针对无人机低空测量技术基本流程、此项技术在水利工程测量当中的具体应用方式进行分析。

关键词：无人机；低空摄影测量技术；水利工程测量；应用

1无人机低空测量技术基本流程

1.1基本步骤

采用无人机低空摄影测量技术的基本流程可以划分为四个环节，包括像控点布设和控制测量；航线规划和外业航空摄影；影像数据图处理和DSM生产；内业DOM和DLG生产。

1.2主要环节

（1）使用无人机进行拍摄测量时，首先应对相机进行校验，相机校验工作应由专业的国家认可的检定机构进行，在校验过程中主要测定相机的内方位元素。（2）在使用无人机低空摄影测量技术前，还需要对测量范围内的航线进行科学设计，提高无人机飞行的科学性，在保证拍摄质量的基础上，尽可能地增长每条航线的长度，减少航线总数量。（3）在无人机返航后，所拍摄的水利工程测量图片需要进一步处理，目前通常使用相片自动纠正图像处理软件，减少了人工干预。（4）对拍摄所采集到的影像需使用测量技术专业软件进行自动的同名点匹配和控制点刺点处理。（5）空三加密处理需要使用专业软件进行平差，并且对外方位角进行计算。（6）利用专业软件，通过航摄相片处理拼接生产处测区范围内的数字影像模型-DSM。通过DSM模型亚平处理生产出数字正射影像图-DOM。（7）利用专业软件在DSM基础上通过控制测量生产数字高程模型DEM，并在DOM和DSM基础上生产数字线画图-DLG。这就是目前摄影测量数字地形图的生产全过程。

2无人机低空摄影测量技术在水利工程测量中的应用

2.1无人机低空摄影测量技术在水利工程测量中的应用优势

通常情况下，采用无人机低空摄影测量技术进行水利工程测量工作的区域都是地理环节较为复杂的地区，或者是无人区，要求测区内相对高差不能太大。在此类区域测图，在满足设计用图精度的前提下，使用人工测量的方式危险性较大，测量外业作业时间长等。因此针对水利工程的测量必须通过更加安全、科学、精确的方式，替代传统测量方式。将无人机低空摄影测量技术应用到水里工程测量当中，可以有效解决这一问题。无人机低空摄影测量技术通过高分辨率的摄像头拍摄实施的地面照片，以影像遥感的形式进行地形图测绘，通过搭载不同类型的测量设备（定位定姿系统、单镜头、双镜头、五镜头、激光雷达等）可以实现测图效率高、操作简单、精度保证、实时高效的测图任务。相比之下在无人机航测中人工测量任务由原来的全部测量，到现在只需要进行像控点测量，和困难地区补充测量，大大地提高了作业安全性和工作效率，减少人人工成本。在有效保障了技术人员人身安全的同时，提高了工程项目的整体效率。

2.2无人机采集影响的内业数据处理技术

（1）影像纠偏处理技术。由于无人机低空摄影测量技术采集到的影像由于受到地物高差和成像角度的影响，处在中间位置的畸变较小，但在相片边缘位置的影像畸变较大，在相片上的每一个像点比例都不相同。因此影像纠偏处理技术就是通过相机的检测的内方位元素，计算和处理相片变形，使得拍摄的图像从中心投影变为正射投影图片的技术。（2）空三加密处理技术。当前常见的各种类型空三加密软件的使用步骤基本相同，主要步骤包括工程新建操作、数据导入操作、航带生成操作、影响处理操作、同名点提取操作、测量刺点操作、解算平差操作、评估精度操作、模型建立操作。（3）DLG生产技术。数字线画图的生产也是摄影测量的最终数字成果。通常使用专业处理软件进行DEM、DOM数据的生成。在此基础上借助最新的三维数据处理软件，实现捕捉三维模型点同步生产DLG。

2.3水利工程测量的外业调查调绘技术

（1）建筑物测量。在水利工程测量中应用无人机低空摄影测量技术，因测量精度的限制，需要对工程中一些重要区域进行补充测量，才能更好地满足工程测量的基本要求。例如水库坝顶高程、桥梁平面高程、溢流堰堰顶高程、水面高程位置和临水坡脚高程位置等。（2）地形图调绘。结合专业软件拼接形成的影像，对测量区域内进行实地调绘操作，在这一部分工作中应主要针对调绘测量区域内的建筑属性、通信线路、电力线路、道路线路、交通设施工程、村寨名称等特殊地物进行确定，在进行调绘时应结合GPS-RTK技术进行部分管线设施的测量。

2.4无人机低空摄影测量技术在水利工程

测量中的应用优化措施无人机低空摄影测量技术在水利工程测量中得到了较好的应用效果，但要想继续提高此项技术的应用水平，还应当继续对无人机测量技术进行研究，通过学习其他国家在无人机技术领域的先进成果，加强我国水利工程测量在无人机技术应用方面的能力。同时，还需要继续提高施工人员对无人机设备的操作技术，加强相关人员的技术培训、安全操作培训、意外事故应急处理方式培训，使无人机测量技术能够在水利工程测量方面发挥更大优势。

3结束语

科技提高了无人机技术在水利工程测量中的应用水平，当前可以利用此项技术在保证测量准确性、提高测量效率的同时保证技术人员人身安全，能实现1∶500地形图测绘。但由于目前无人机测图系统的固定成本和软件成本高，一套成熟的测图系统软硬件配置最低要三四十万，高端配置甚至要一两百万，相对成本较高。同时作为现代测绘和未来测绘的主要测量方式，需要不断地加大开发研究力度，促进无人机测量技术的长远发展。

参考文献：

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作者：石刚 单位：重庆市渝西水利电力勘测设计院有限公司